package com.eds.utils;

import org.springframework.stereotype.Component;

import java.util.Random;

/**
 * 雪花算法工具类
 * <p>
 * 分布式全局唯一ID生成器
 * 结构：1位符号位 + 41位时间戳 + 5位数据中心ID + 5位工作机器ID + 12位序列号
 */
@Component
public class SnowflakeIdGenerator {

    // ==============================属性部分==============================
    // ==============================静态方法部分==============================
    private static SnowflakeIdGenerator instance;
    /**
     * 开始时间截 (2020-01-01)，用于减小生成的ID值
     */
    private final long twepoch = 1577836800000L;
    /**
     * 机器ID所占的位数
     */
    private final long workerIdBits = 5L;
    /**
     * 数据中心ID所占的位数
     */
    private final long datacenterIdBits = 5L;
    /**
     * 支持的最大机器ID，结果是31 (这个移位算法可以快速计算出几位二进制数所能表示的最大十进制数)
     */
    private final long maxWorkerId = -1L ^ (-1L << workerIdBits);
    /**
     * 支持的最大数据中心ID，结果是31
     */
    private final long maxDatacenterId = -1L ^ (-1L << datacenterIdBits);
    /**
     * 序列号所占的位数
     */
    private final long sequenceBits = 12L;
    /**
     * 机器ID向左移12位
     */
    private final long workerIdShift = sequenceBits;
    /**
     * 数据中心ID向左移17位(12+5)
     */
    private final long datacenterIdShift = sequenceBits + workerIdBits;
    /**
     * 时间截向左移22位(5+5+12)
     */
    private final long timestampLeftShift = sequenceBits + workerIdBits + datacenterIdBits;
    /**
     * 生成序列的掩码，这里为4095 (0b111111111111=0xfff=4095)
     */
    private final long sequenceMask = -1L ^ (-1L << sequenceBits);
    /**
     * 工作机器ID(0~31)
     */
    private long workerId;
    /**
     * 数据中心ID(0~31)
     */
    private long datacenterId;
    /**
     * 毫秒内序列(0~4095)
     */
    private long sequence = 0L;

    // ==============================构造方法==============================
    /**
     * 上次生成ID的时间截
     */
    private long lastTimestamp = -1L;

    /**
     * 构造函数
     *
     * @param workerId     工作ID (0~31)
     * @param datacenterId 数据中心ID (0~31)
     */
    public SnowflakeIdGenerator(long workerId, long datacenterId) {
        if (workerId > maxWorkerId || workerId < 0) {
            throw new IllegalArgumentException(String.format("workerId不能大于%d或小于0", maxWorkerId));
        }
        if (datacenterId > maxDatacenterId || datacenterId < 0) {
            throw new IllegalArgumentException(String.format("datacenterId不能大于%d或小于0", maxDatacenterId));
        }
        this.workerId = workerId;
        this.datacenterId = datacenterId;
    }

    // ==============================方法部分==============================

    /**
     * 默认构造函数，使用随机的workerId和datacenterId
     */
    public SnowflakeIdGenerator() {
        Random random = new Random();
        this.workerId = random.nextInt((int) maxWorkerId + 1);
        this.datacenterId = random.nextInt((int) maxDatacenterId + 1);
    }

    /**
     * 获取单例实例
     *
     * @return SnowflakeIdGenerator实例
     */
    public static synchronized SnowflakeIdGenerator getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new SnowflakeIdGenerator();
        }
        return instance;
    }

    /**
     * 使用指定的工作ID和数据中心ID创建单例实例
     *
     * @param workerId     工作ID
     * @param datacenterId 数据中心ID
     * @return SnowflakeIdGenerator实例
     */
    public static synchronized SnowflakeIdGenerator getInstance(long workerId, long datacenterId) {
        if (instance == null) {
            instance = new SnowflakeIdGenerator(workerId, datacenterId);
        }
        return instance;
    }

    // ==============================测试==============================
    public static void main(String[] args) {
        SnowflakeIdGenerator idGenerator = new SnowflakeIdGenerator(0, 0);

        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            long id = idGenerator.nextId();
            System.out.println("生成的ID: " + id);
            System.out.println("ID长度: " + String.valueOf(id).length());
        }

        System.out.println("\n生成10位短ID示例:");
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            String shortId = idGenerator.nextShortId(10);
            System.out.println(shortId);
        }
    }

    /**
     * 获得下一个ID (线程安全)
     *
     * @return 雪花算法生成的ID
     */
    public synchronized long nextId() {
        long timestamp = timeGen();

        // 如果当前时间小于上一次ID生成的时间戳，说明系统时钟回退过，抛出异常
        if (timestamp < lastTimestamp) {
            throw new RuntimeException(
                    String.format("系统时钟回退，拒绝生成ID，%d毫秒内拒绝生成雪花ID", lastTimestamp - timestamp));
        }

        // 如果是同一时间生成的，则进行毫秒内序列
        if (lastTimestamp == timestamp) {
            sequence = (sequence + 1) & sequenceMask;
            // 毫秒内序列溢出
            if (sequence == 0) {
                // 阻塞到下一个毫秒，获得新的时间戳
                timestamp = tilNextMillis(lastTimestamp);
            }
        } else {
            // 时间戳改变，毫秒内序列重置
            sequence = 0L;
        }

        // 更新上次生成ID的时间截
        lastTimestamp = timestamp;

        // 移位并通过或运算拼到一起组成64位的ID
        return ((timestamp - twepoch) << timestampLeftShift) |
                (datacenterId << datacenterIdShift) |
                (workerId << workerIdShift) |
                sequence;
    }

    /**
     * 生成指定长度的短ID（截取方式）
     *
     * @param length 目标长度
     * @return 截取后的ID
     */
    public String nextShortId(int length) {
        String id = String.valueOf(nextId());
        if (id.length() <= length) {
            return id;
        }
        return id.substring(id.length() - length);
    }

    /**
     * 生成带前缀的ID
     *
     * @param prefix 前缀
     * @return 带前缀的ID
     */
    public String nextPrefixedId(String prefix) {
        return prefix + nextId();
    }

    /**
     * 阻塞到下一个毫秒，直到获得新的时间戳
     *
     * @param lastTimestamp 上次生成ID的时间截
     * @return 当前时间戳
     */
    protected long tilNextMillis(long lastTimestamp) {
        long timestamp = timeGen();
        while (timestamp <= lastTimestamp) {
            timestamp = timeGen();
        }
        return timestamp;
    }

    /**
     * 返回以毫秒为单位的当前时间
     *
     * @return 当前时间(毫秒)
     */
    protected long timeGen() {
        return System.currentTimeMillis();
    }
}